Định nghĩa dòng điện Fu-cô
Dòng điện Fu-cô (Foucault) là dòng điện cảm ứng được sinh ra ở trong khối vật dẫn khi vật dẫn chuyển động trong từ trường hay được đặt trong từ trường biến đổi theo thời gian.
Tính chất của dòng điện Fu-cô: Dòng điện Fu-cô có tính chất xoáy.
Ứng dụng của dòng điện Fu-cô
- Tác dụng gây lực hãm của dòng điện Fu-cô được ứng dụng như: phanh điện từ của xe có trọng tải lớn, công tơ điện.
- Tác dụng nhiệt của dòng điện Fu-cô được ứng dụng trong các lò luyện kim để nấu chảy kim loại.
- Dòng điện Fu-cô có ứng dụng rất nhiều trong cuộc sống. Ví dụ như trong bếp từ: làm cho các phân tử chất lỏng dao động nhanh lên khiến nhiệt độ tăng cao, nấu kim loại, làm quay đĩa nhôm trong công tơ điện (đồng hồ tính điện năng thường sử dụng ở nhà).
- Nhiệt tỏa ra do dòng điện Fu-cô có thể làm lõi sắt bị nóng, làm hỏng máy.
- Dòng điện Fu-cô luôn có xu hướng chống lại nguyên nhân sinh ra nó nên nó làm giảm công suất của động cơ.
Cách làm giảm tác hại của dòng điện Fu-cô
Lý do:
- Các lá sắt được làm bằng nhiều lá Tôn si ghép cách điện với nhau, những là sắt mỏng này được đặt song song với đường sức từ. Lúc đó dòng điện Fu-cô chạy trong từng lá mỏng điện trở lớn nên có cường độ nhỏ làm giảm hao phí điện năng và lõi sắt ít bị nóng.
- Trong các máy biến thế và động cơ điện, lõi sắt của chúng nằm trong từ trường biến đổi. Trong lõi có các dòng điện Fu-cô xuất hiện. Do hiệu ứng Joule-Lenz, năng lượng của các dòng Fu-cô bị chuyển hóa thành nhiệt làm máy nhanh bị nóng, một phần năng lượng bị hao phí và làm giảm hiệu suất máy.
Biện pháp:
- Để giảm tác hại này, người ta phải giảm dòng Fu-cô xuống. Muốn vậy, người ta tăng điện trở của các lõi. Người ta không dùng cả khối sắt lớn làm lõi mà dùng nhiều lá sắt mỏng được sơn cách điện và ghép lại với nhau sao cho các lát cắt song song với chiều của từ trường
- Dòng điện Fu-cô do đó chỉ chạy trong từng lá mỏng. Vì từng lá đơn lẻ có kích thước nhỏ, do đó có điện trở lớn, nên cường độ dòng điện Fu-cô trong các lá đó bị giảm đi nhiều so với cường độ dòng Fu-cô trong cả khối sắt lớn. Vì vậy, năng lượng điện bị hao phí cũng giảm đi. Đó là lý do tại sao các máy biến thế truyền thống thường dùng các lõi tôn silic (sắt silic) được cán mỏng bởi chúng có điện trở suất sẽ làm giảm thiểu tổn hao do dòng Fu-cô; hoặc các lõi biến thế hiện nay sử dụng các vật liệu từ mềm đặc biệt là hợp kim tinh thể nano có điện trở suất cao.
- Trong kỹ thuật cao tần và siêu cao tần, người ta bắt buộc phải sử dụng lõi dẫn từ là các vật liệu gốm Ferit có điện trở suất cao làm tổn hao Fu-cô được giảm thiểu.
Định nghĩa dòng điện trong kim loại
Dòng điện trong kim loại là dòng dịch chuyển có hướng của các electron tự do.
Trong chuyển động, các electron tự do luôn va chạm với các ion ở nút mạng và truyền một phần động năng cho chúng. Sự va chạm này là nguyên nhân gây ra điện trở của dây dẫn kim loại.
Công thức tính cường độ dòng điện trong kim loại chạy qua một dây dẫn:
I = \(n_{0}\).e.S.v
Trong đó:
\(n_{0}\) là mật độ electron tự do (hạt/\(m^{3}\) hay \(m^{-3}\)).
e là điện tích của 1 electron ( e = 1,6.\(10^{-19}\)C).
v là vận tốc trung bình của các e tự do (m/s).
S là tiết diện dây dẫn (\(m^{2}\)).
